木材学复习资料

木材学复习资料
㈠材结构：（每个概念的后的数字为在书本的页数，本答案仅供参考）
1、概念(名词解释):
(1)心材：在木质部中，靠近树皮（通常颜色较浅）的外环部分，含水率高，立木时具生理功能的木材称边材，担负着由下往上输送水分和养分。

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(2)边材：在靠近髓心周围与边材之间（通常颜色较深）的木质部，在立木时已不具有生理功能的。

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(3)早材:在一个生长轮内，靠近髓心一侧，是树木生长季节早期形成的部分，材色较浅，组织松软，又称为春材。

26
(4)晚材:在一个生长轮内，靠近树皮一侧，是树木生长季节后期形成的部分，材色较深，组织紧密，材质坚硬，又称为秋材。

27
(5)管孔:导管在横断面上的孔穴状称管孔。

30
(6)纹孔:通常指木材细胞壁增厚产生次生壁过程中,初生壁上局部没有增厚而留下的孔隙.45
(7)穿孔:两个导管分子直径底壁相通的孔隙.62
(8)#字区:
(9)螺纹加厚：在细胞次生壁内表面上，由微纤丝局部聚集而形成的屋脊状凸起，呈螺旋状环绕着细胞内壁。

48
(10)螺纹裂隙:是应压木中一种不正常的构造特征,其管胞内壁上具有一种贯穿次生壁并且呈螺旋状的裂隙.49
(11)结晶区:沿基本纤丝的长度方向，纤维素大分子链的排列状态并不都相同。

在大分子链排列最致密的地方，分子链规则平行排列，定向良好，反映出一些晶体的特征，所以被称为纤维素的结晶区。

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(12)非结晶区——当纤维素分子链排列的致密程度减小、分子链间形成较大的间隙时，分子链与分子链彼此之间的结合力下降，纤维素分子链间排列的平行度下降，此类纤维素大分子链排列特征被称为纤维素非结晶区（有时也称作无定形区）。

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(13)氢键：：当氢原子以主价健与电负性很强的氧原子结合后再以付价键与另一电负性很强的原子相结合所形成的键。

（14）树脂道：在针叶材中，由泌脂细胞围成的特殊孔道。

57
具有正常树脂道的针叶树材主要有松属、落叶松属、云杉属、黄杉属、银杉属及油杉属。

（15）导管：阔叶材各类纵向细胞中有一种直径较大，专门承担输导作用的组织.60
（16）木射线等各种细胞：在针叶材中木射线由射线薄壁细胞组成。

在松科某些属（松、云杉、落叶松等）中也有射线管胞。

在阔叶材中阔叶树材的木射线主要有射线薄壁细胞组成，仅极少数具聚合射线的树种，射线中才夹杂有木纤维和轴向薄壁组织。

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（17）异同型：
（18）异型射线：射线组织由方形或直立射线细胞核横卧射线细胞共同组成（19）同型射线：射线全部由横卧射线细胞组成71
2、木材特点：树木来自种子植物，可分为两大类：裸子植物，针叶树材，无孔材，软材；被子植物，阔叶树材，有孔材，硬材。

阔叶材——木本双子叶被子植物 针叶材——木本裸子植物 竹材——禾本单子叶被子植物
3、树木生长时高生长和直径生长共同作用的结果；分别起源于顶端分生组织和侧向分生组织分生活动; 韧皮部的细胞:
4、形成层原始细胞的种类及功能：形成层有两种原始细胞：纺锤形原始细胞和射线原始细胞。

前者为木质部中纵行排列细胞的来源，后者为木质部中横行细胞的来源。

5、针阔叶材特有细胞：（红字）
针叶树材由筛胞、石细胞、韧皮纤维、韧皮轴向薄壁细胞，韧皮射线细胞组成阔叶树材由筛管、伴胞、石细胞、韧皮纤维，韧皮轴向薄壁细胞，韧皮射线细胞组成。

6、阔叶材管孔的排列分布：根据管孔在横切面上一个生长轮内的分布和大小情况，可将阔叶材划分为环孔材、半环孔材和散孔材（其包括：辐射孔材、切线孔材、花样孔材（或交叉孔材））31 散孔材生长轮内木材管孔的排列方式，分为下列四类：分散型、倾斜型、弦列型、径列型。

环孔材晚材管孔排列方式分为五类：星散型、火焰型、榆木型 7、阔叶树材轴向薄壁组织的分类：
根据轴向薄壁组织与导管的连生与否可分为离管型薄壁组织、傍管型薄壁组织两大类。

宏观：离管型薄壁组织：星散状（网状）、切线状、离管带状、轮界状。

傍管型薄壁组织：环管束状、翼状、聚翼状、傍管带状。

微观：离管型薄壁组织：星散状、轮界状、切线状、离管带状、梯状、网状
傍管型薄壁组织：稀疏傍管状、单侧傍管状、环管束状、翼状、聚翼状、
傍管带状。

8、树木的从小到大结构单元和壁层结构： 从四个方面了解各壁层：
厚度比例、薄层数、化学组成、纤丝倾角。

60～90°
纤维素>半>木素（最少） 1～6层
2～8%
S3 10～30° 纤为主 阔：半>木 早30～40 晚150 70～90%
S2
50～70° 木素40% 半：阔>针 4～6 10～22% S1
松散不规则 木素60～90% / <1% P 纤丝倾角
/° 化学组成 /% 薄层数 /层
厚度比例 /% 层次
9、针叶材组成的细胞分子:针叶树材的解剖分子较简单，排列规则，主要有轴向管胞、木射线、轴向薄壁组织和树脂道
10、阔叶材组成的细胞分子：阔叶材主要有导管约占20%，木纤维占50%，木射线占17%，轴向薄壁组织占2%～50%。

㈡木材化学性质
11、学组成：木材是由少量组分和细胞壁主要组分组成的
少量组分由无机物和有机物组成；细胞壁主要组分由纤维素、半纤维素和木质素组成的。

木材细胞壁三要素: 纤维素-骨架物质、半纤维素-填充物质、木质素-结壳物质纤维素是由D-葡萄糖基构成的直链状高分子化合物。

纤维素的化学结构是1，4-β-D-吡喃式失水聚葡萄糖组成。

半纤维素是两种或两种以上单糖组成的不均一聚糖，分子量较低，聚合度小，大多带有支链。

构成半纤维素的主链的主要单糖是：木糖、甘露糖和葡萄糖，构成半纤维素的支链的主要单糖是：半乳糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、岩藻糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸等
木质素是一种天然的高分子聚合物。

是由苯基丙烷结构单元通过醚键和碳-碳键联接而成、具有三维结构的芳香族高分子化合物。

苯基丙烷单元分成三类：愈疮木基丙烷（G）、紫丁香基丙烷（S）和对羟基丙烷（H）。

12、抽提物：木材的少量化学成分是一组不构成细胞壁、胞间层的游离的低分子化合物，可被极性和非极性有机溶剂、水蒸汽或水提取，所以称抽提物或浸出物。

一般约占绝干木材的2%-5%。

抽提物可分为：多元酚类化合物、树脂类化合物、生物碱及黄酮类化合物、碳水化合物
13、纤维素的化学结构：结构特点：①葡萄糖基的连接为1、4-β-甙键联结。

②单元是D—葡萄糖基，相邻的葡萄糖基旋转180度。

③葡萄糖基包含三个醇羟基，分别位于2、3、6三个碳原子上。

④C1位置具隐性醛基，显还原性。

⑤葡萄糖基为环式结构。

半纤维素成分和结构是由两种或两种以上的糖基所组成分子量较小的高分子化合物，其构型为支链型，常带有各种短侧链。

仅含有150-200个半纤维素糖基。

木质素是木质素的结构单元按照连续脱氢聚合作用机理，用几种形式相互无规则地连接起来，形成一个三维网状的聚酚化合物。

苯丙烷作为木质素的主体结构单元，共有三种基本结构，即愈疮木基结构、紫丁香基结构和对羟苯基结构。

针叶树以愈疮木基结构单元为主，紫丁香基结构单元和对羟苯基结构单元极少。

阔叶树以紫丁香基结构单元和愈疮木基结构单元为主，含有少量的对羟苯基结构单元，草类木质素与阔叶树木质素结构相似。

半纤维素与纤维素的比较：
（1）共同点
共属于多聚糖，都是甙键连接，可以酯化（乙酰化）或醚化；在适当条件下水解；在碱性条件下降解；均含游离羟基具有亲水性。

（２）不同点：
纤 维 素 半 纤 维 素 • 1.糖基种类（分子结构）
• 单糖基构成的高聚物 两种或两种以上的糖基构成 • 2．结构型（分子形态）
• 典型的线型高聚糖无侧链 支链型，主要是线型的但带 • 有各种短侧链（多聚糖） • 3．物理结构
• 由结晶区和无定形区交错 一般无结晶区 • 联接而成的二相体系 • 4．聚合度
• 很高，平均7000～15000 颇低仅含150-200个糖基 • 5．在细胞壁中的作用
• 骨架物质 基体物质 • 6．吸湿性和润胀度
• 吸附水只能进入无定形区， 为无定形物质，水分子容易进入 • 结晶区对润胀有限制作用 故吸湿性和润胀度比纤维素高。

㈢木材物理性质
14、
生材体积生材重量生材密度=
气干材体积气干材重量
气干密度=
绝干材体积绝干材重量绝干密度=
生材体积
绝干材重量基本密度=
15、吸湿是指木材由空气中吸收水分或蒸发水分的性能。

木材具有吸湿性的原因有二：
其一：许多自由羟基（-OH ），它们在一定温度和湿度条件具有很强的吸湿能力。

其二：具高的空隙率和巨大的表面，胞壁微毛细管内水面上的饱和蒸汽分压小于木材周围空气中的饱和水蒸汽分压，所以木材有强烈的吸附性和毛细管凝结现象。

16、木材中水分存在的状态：自由水：游离状态存在于木材细胞腔、细胞间隙、纹孔腔等大毛细管系统空隙中，与液态水的性质接近
吸着水：在于细胞壁纤丝等微（瞬间）毛细管系统中，又称结合水。

可分为表面结合水、被束缚水、凝结水，其影响所有的材性 化合水
17、平衡含水率 由于木材具有吸、解湿特性，当外界的温湿度条件发生变化时，木材能相应地从外界吸收水分或向外界释放水分，从而与外界达到一个新的水分平衡体系。

木材在平衡状态时的含水率称为该温湿度条件下的平衡含水率。

18、吸着滞后现象 ：相同的温湿度条件下，由吸着过程达到的木材平衡含水率总是低于由解吸过程达到的平衡含水率，这个现象称为吸着滞后现象。

、
吸着滞后现象产生原因:
（1） 吸湿的木材必定是经过干燥，而在这一过程中，木材的微毛细管系统
木材的水分吸着滞后现象
含 水 率
EMC
解吸 EMC 吸着
时间
内的空隙已有一部分被透进来的空气所占锯，这就妨碍了木材对水分的吸收；
（2）木材解吸干燥后，用以吸取水分的羟基借氢键直接相连，使大部分羟基相互饱和而减少了对水分的吸着(-OH数量↓)；
（3）木材的塑性。

19、木材纤维饱和点：假设把生材置在常温、相对湿度为100%的环境中，细胞腔中的自由水慢慢蒸发，当细胞腔中没有自由水，而细胞壁中结合水的量处于饱和状态，这时含水率称为纤维饱和点。

F.S.P是材性变化的转折点：
①体积 W﹥Wf: W↑↓→V恒定(最大)
W﹤Wf: W↑↓→V↑↓成正比 W→0 时V→最小
②强度 W﹥Wf: W↑↓→σ恒定(最小)
W﹤Wf: W↑↓→σ↓↑成反比 W→0 时σ→最大
③导电性木材是绝缘体、水是导体
W﹥Wf: W↑↓→P增加几十倍。

W﹤Wf: W↑↓→P↑↓（成正比）
0→Wf P增加几百万倍
20、试陈述纵向和横向干缩湿胀的差异，并分析根源所在？
木材纵向、横向干缩湿胀差异的原因:
木材纵向干缩湿胀﹤﹤横向干缩湿胀
是由木材的构造特点造成的，绝大多数细胞都是纵向排列; 而细胞主要取决于次生壁中层(S2)微纤丝的排列方向。

因此原因有二：
（1）细胞壁微纤丝是由平行排列的大分子链所组成的，大分子链长度方向可移动的距离是大分子链横向之间的0.2%～0.05%，纤丝间距离的变化主要表现在横向。

（2）S2微纤丝的排列与细胞主轴成10˚-30˚几乎相平行，干缩湿胀时表现在纵向的量：asinα；表现在横向的量：acosα。

sinα﹤﹤ cosα
21、试陈述径弦向干缩湿胀的差异，并分析根源所在？
木材径向干缩湿胀﹤弦向干缩湿胀。

原因如下：
（1）木射线对径向收缩的抑制
（2）早晚材差异的影响
（3）径向壁和弦向壁中的木质素含量差别的影响
（4）径壁、弦壁纹孔数量的影响
㈣木材力学性质
22、概念：
强度是抵抗外部机械力破坏的能力。

硬度硬度是抵抗其它刚性物体压入的能力。

刚性刚性是抵抗外部机械力造成尺寸和形状变化的能力。

韧性韧性是木材吸收能量和抵抗反复冲击荷载；或抵抗超过比例极限的短期应力。

粘弹性木材具有弹性固体和黏性流体的特性，具有两者不同机制的形变，并体现弹性固体和流体的综合特性。

木材的这种特性称为木材的黏弹
性
蠕变：在恒定应力下，木材应变随时间的延长而逐渐增大的现象。

松弛在恒定应变条件下应力随时间的延长而逐渐减少的现象。

OA-----加载后的瞬间弹性变形AB-----蠕变过程，（t0→t1）t↗→ξ↗
BC1 ----卸载后的瞬间弹性回复，BC1==OA
C1D----蠕变回复过程，t↗→ξ缓慢回复
蠕变AB包括两个组分：
弹性的组分C1C2——初次蠕变（弹性后效变形）
剩余永久变形C2C3=DE——二次蠕变（塑性变形）
23、单轴应力下木材的变形与破坏特点
顺纹压缩、横纹压缩、顺纹拉伸、横纹拉伸、顺纹剪切
25、影响木材力学性质的主要因素：
木材密度的影响：σ=kρn 或σ=αρ+b 密度增大，木材强度和刚性增高；
木材的蠕变曲线
含水率的影响：σ12 =σw [1+α（W－12）] α越大说明含水率对该
强度影响越显著。

温度的影响: 室温范围内影响较小；高温和极端低温下影响较大。

木材强度随温度升高而较为均匀地下降。

湿材强度随温度升高而下降的程度明显高于干材。

负温度影响不同，冰冻木材强度有所增加。

长期荷载的影响: 木材的荷载持续时间会对木材强度有显著的影响。

木材长期
受力而不被破坏的最大应力为长期强度σ长；木材σ长/
σ瞬随树种和强度类型而不同，为0.5-0.64。

纹理方向及超微构造的影响: 拉伸强度和压缩强度均为顺纹方向最大，横纹方向最小。

荷载与纹理方向的夹角为0°强度最大，倾斜10°降低50％．细胞壁的次生壁S2微纤丝倾角对强度影响较大，α２↑↓→σ↓↑．如：辐射松弹性模量随α2从10°增大到35°，E↓50％．
木材缺陷的影响:
１.节子有节子的木材一旦受到外力作用，节子及节子周围产生应力集中，与同一比重的无节木材相比，表示出小的强度。

２.斜纹理
３.树干形状的缺陷
４.裂纹
５.应力木
６.木材的变色与腐朽
７.虫眼
26、木材物质力学性质的主要统计指标有5项——算术平均数、均方差、变异系数、均值误差和准确指数。

27、三段型是针叶树材和阔叶树材
环孔材径向受压时的特征曲线:
横纹压缩应力——应变曲线
OA-早材的弹性曲线
AB-早材压损过程曲线
BC-晚材弹性曲线
弦向压缩时不出现3段式曲线
（四）环境学特性
28、环境学特性：
木材的视觉特性；木材的触觉特性；木材的湿度调节；木材空间声学性质；木材的生物体调节特性
29、颜色三属性：明度、色调、色饱和度
30、木材的调湿功能：
相对湿度的对数与温度之间呈近似的线性关系，直线的斜率定义为B值。

木材的湿度调节能力一般可以用B值来衡量。

如果材料的吸放湿特性可以使相对湿度在任意温度下保持恒定值，那么log H(T)和T之间的关系曲线的斜率为0，即B值为0℃-1。

相反，如果材料完全没有湿度调节功能，斜率（B值）达到最小值。

该值约为-0.0245℃-1。

气积比是指空间内装饰材料的表面积（A）与室内空间的体积（V）之间的比值（A/V）。

随着气积比的增加，木材对室内环境的湿度调节能力呈上升趋势
（五）缺陷和竹材
31、我国国家标准中规定，凡呈现在木材上能降低其质量，影响其使用的各种缺点均定为木材缺陷。

32、缺陷十种类：节子、变色、腐朽、蛀孔、裂纹、树干形状缺陷、木材构造缺陷和损伤。

此外，锯材还有木材加工缺陷和变形
33、木材缺陷形成的原因
（1）生理原因；（2）病理原因；（3）人为原因
34、根据木材缺陷的形成过程，通常分为：
（1）生长缺陷；（2）生物危害缺陷；（3）加工缺陷
35、节子可分为活节、死节、健全节、腐朽节、漏节
活节：由树木的活枝条形成，活节与周围木材紧密相连，分布在树干上部，质
地坚硬，构造正常。

腐朽节：节子本身已经腐朽，但并未透入树干内部，节子周围材质仍完好。

漏节：不但节子本身已经腐朽，而且深入到树干内部，引起木材内部。

36、腐朽包括白腐和褐腐
白腐——即白色腐朽。

主要由白腐菌破坏木质素，同时也能破坏纤维素。

筛孔
状或腐蚀性腐朽
褐腐——即褐色腐朽。

主要由褐腐菌破坏胞壁的碳水化合物所形成。

粉末状或
破坏性腐朽
37、径裂：内宽外窄 轮裂：内窄外宽
38、木腐菌寄生的条件 ： (1) 适宜的温度 (2) 氧的供给
(3) 适宜的木材含水率 (4) 充足的养料 (5) 酸碱性
39、竹材包括秆茎、秆柄和秆基；秆茎包括节间（竹壁：竹青、竹肉、竹黄；竹腔）和竹节（秆环、节内、箨环，内部还有节隔） 竹壁构造：
弧裂（＜半个周长）
环裂（≥半个周长） 复
径单
径冻裂
轮裂
弦向
（弦向裂纹）
干裂——干燥不当的径向裂纹，可
用加工措施避免。

径裂 径向 （径向裂纹）
伐倒木
（干燥裂纹）
立木 （立木裂纹） 形
成时期
方向
表皮层——长形细胞\栓质细胞\硅质细胞\气孔器
竹青皮下层——小柱形细胞
皮层——柱形细胞
基本组织——薄壁细胞:
竹肉韧皮部（原生\后生）——筛管\伴胞\薄壁细胞维管束 : \外纤维帽
原生木质部——环纹导管\薄壁细胞\内纤维帽
后生木质部——梯纹（网纹）导管\薄壁细胞 \侧向纤维帽
竹黄：髓环——横卧短方柱形细胞（髓环细胞）—石细胞
髓——大形薄壁细胞
40、竹材木素性质稳定，所以竹子耐酸耐碱
41、维管束密度：分布不均匀，使竹材密度、干缩、强度等随部位不同而有差异。